成型地制造齿轮的方法和可按该方法制造的齿轮技术

本发明专利技术涉及一种用于制造单构件一体式的、由实心金属材料构成的齿轮(100)的方法，所述齿轮尤其设置用于汽车传动装置中，所述齿轮具有带外齿(120)以及同心钻孔(130)的基体(110)，其中，所述同心钻孔(130)设计为具有不同于圆形的内轮廓(131)，以便所述齿轮(100)能够由此抗扭地布置在轴上。所述方法包括以下方法步骤：-制备圆形的且由实心金属材料构成的坯件，并且-成型所述坯件，其中，无论是外齿(120)还是同心钻孔(130)的内轮廓(131)均基本构造为具有最终的几何形状。本发明专利技术还涉及一种可用所述方法制造出的齿轮(100)。

【技术实现步骤摘要】
成型地制造齿轮的方法和可按该方法制造的齿轮
本专利技术涉及一种用于制造单构件一体式的且由实心金属材料构成的齿轮的方法，所述齿轮包括具有外齿(Laufverzahnung：运行齿)以及一个同心钻孔的基体，其中，所述同心的钻孔设计为具有不同于圆形的内轮廓，以便所述齿轮由此能够抗扭地布置在轴上。本专利技术还涉及一种用所述方法可制造或所制造的齿轮。
技术介绍
在上述构造方式中，齿轮制造的成本通常很高。相关内容例如参见专利文献DE60314056T2(参见其图5B)。通常用分割制造法、尤其是切割加工制造法或切削加工制造法(例如铣削和/或刮削)来形成或者构造这些齿轮的外齿。然而，也可用不同的成型制造法、即不用切削加工成型法来形成所述外齿，专利文献DE10065737A1就很有代表性地对这种方法予以了说明。只要这些齿轮的外齿是非圆形的并且遵循所设定的公差，就只能用分割制造法、尤其是切削制造法、例如通过借助拉刀进行拉削来形成所述外齿。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，说明一种用于制造开头所述构造方式的齿轮的有效且经济的方案。该技术问题按本专利技术通过一种用于制造单构件一体式的、由实心金属材料构成的齿轮的方法和两种特别设计的并且最佳地可通过按本专利技术方法制造的齿轮解决。根据本专利技术的方法用于制造单构件一体式的且由实心金属材料构成的齿轮，所述齿轮包括具有外齿(也可称作运行齿)以及与所述外齿同心布置或者沿轴向居中布置的钻孔的基体，其中，所述同心的钻孔设计为具有不同于圆形的内轮廓(后面会进一步进行说明)，以便所述齿轮由此能够在形成轴-轮彀的形状配合连接的条件下抗扭地布置在轴上。所述同心的钻孔可理解为直线形钻孔，其纵轴线(也相当于转动轴线)与外齿圆周的中心轴一致。在此，所述钻孔优选为通孔，其在所述齿轮的两个相对置的端面之间延伸。所述内轮廓优选在所述同心钻孔的轴向纵延伸上构造为具有恒定的横截面。这样的齿轮尤其设置用于汽车传动装置中。根据本专利技术的用于制造这种齿轮的方法至少包括以下方法步骤：-制备环形的、优选环柱形的、尤其是圆环柱形的并且由实心金属材料构成的(或者由实心金属物质构成的)坯件；并且-成型所述坯件，其中，外齿和所述同心钻孔的内轮廓基本上均构造为具有(能够安装的)最终的几何形状。实心金属材料的特点在于连续的、致密、紧凑且完整的组织结构。根据本专利技术，粉末冶金所制造的材料不是实心金属材料。板材也由于其定义特征而并不是符合本专利技术定义的实心金属材料。因此，所述根据本专利技术的方法不仅为外齿的形成或者构造，也为同心钻孔内轮廓的形成或者构造规定一种成型的造型方式。而不设置切削加工的造型方式。可仍然设置对外齿和/或内轮廓的切削加工、例如最后的淬火后精加工(其中，尤其是仅切削零点几毫米至零点零几毫米)，因此，用“基本上”这种表述方式来表示。根据本专利技术的方法能够有利地在不进行成本很大的切削以及没有由此带来的材料损耗的情况下实现。此外，通过根据本专利技术的方法还能大大缩短制造时间(生产时间)，使得例如能够用较少的机械设备在较短的时间内成本低廉地制造出相对较多的齿轮。而且，由于由所述成型所产生的连续纤维走向，所制造的齿轮具有很高的强度和稳固性。可在时间上错开、尤其是在直接连续的制造步骤中制造所述同心钻孔的内轮廓和外齿。然而特别优选规定：在成型时，外齿和同心钻孔的不同于圆形的内轮廓基本上并非相继地，而是基本上同时地、即几乎在一个制造步骤中形成或构造。尤其规定：外齿和同心钻孔的内轮廓的这种同时的形成或构造在压力机的一个做功冲程内实现，使得在正常情况下一个单向作用的成型压力机(或类似设备)就足够实现成型。可通过增量成型方法(后面会进行详细说明)来实现所述(用于构造外齿以及同心钻孔内轮廓的)成型以及尤其是同时进行的成型。所述方法尤其涉及一种增量体积成型方法。体积成型方法从根本上不同于板材成型方法，其中，在实心坯件的体积成型中能够达到很高的变形程度(尤其是较大的横截面变化)。增量体积成型方法的特点基本在于，只能逐渐地、即逐步或者连续地在单个属于成型区域的工件部位上成型所述坯件或者工件。用于体积成型的增量成型方法的优点在于：模具的结构比较简单，并且相对于体积成型的其它成型方法而言明显需要更小的力。优选通过摆动辗压或者摆动成型来实现所述(增量)成型，其中，使用相应的设备和模具。摆动模具通常由上模具部分与下模具部分构成，所述两个模具部分相互之间进行摆动运动，后面会予以详细说明。为便于说明，也可补充性地参考相同申请人的专利文献DE102005024908A1。为了构造所述外齿，其中一个模具部分，优选上模具部分并且尤其是下模具部分可设计为具有凹模，所述凹模具有相应的阴性内齿轮廓。在此，所述凹模优选是冷却的凹模。为了构造所述同心钻孔的内轮廓，其中一个模具部分，优选上模具部分并且尤其是下模具部分可设计为具有凸模或心轴，所述凸模或心轴具有相应的阴性外轮廓。所述下模具部分特别优选地包括用于构造外齿的区段和用于构造同心钻孔内轮廓的区段。在成型时，通常将容纳在所述下模具部分中的坯件(工件)压向所述上模具部分(或反之)。所述上模具部分会相对于摆动轴线以特定角度(例如0°到2°之间)进行摆动运动，由此在所述上模具部分与工件之间始终只有较小的接触面。因此，成型力始终只部分地并且集中地作用在所述工件特定的局部表面上，由此能够产生良好的材料流变特性并且能够实现较大的变形。然而，也能够通过旋转锻造实现所述(增量)成型，其中，通过两个旋转且可相对彼此运动的模具来实现与摆动成型相同的效果，其中，所述模具的旋转轴线布置为相互呈特定的角度。所述旋转锻造也将在后面进行详细说明。成型时的成型温度可以是室温(冷成型)或者是更高的约为200℃(微热成型)或者大于200℃、然而最大不超过850℃(半热成型)的温度。优选这样来选择所述温度，使得所述工件上的金属材料不会起皮。所述环形的、优选为环柱形并且尤其是圆环柱形的坯件由适于锻造的实心金属材料构成，其中，所述材料最好是钢材。可例如通过对凸台的锻造并且尤其通过水平锻造来制造所述坯件。所述凸台可通过定尺寸切断棒状材料而产生。所述水平锻造可包括多个在不同的锻造模具中或者在锻造连续组合模具中随着工件的传送而进行的子步骤，以便由凸台制成坯件。可能的子步骤例如可以是镦锻、预成型、仿型(或甚至是成品成型)以及打孔(用于制造通孔)，其中，可在同一个锻造机上执行所有这些子步骤。所述锻造机优选是水平锻压机、并且尤其是水平快锻机，其例如能够以最大为180冲程每分钟进行运转。所述坯件从锻具或锻模中的脱模是通过工件的脱落而实现的，其中，例如借助压紧螺栓把所述坯件压出锻模，然后坯件由于重力而向下落到输送装置上或者进入收集槽(或类似装置)中。锻造温度优选在1000℃至1300℃之间的范围内。尤其是在不经过外齿的齿预成型以及同心钻孔(不同于圆形)的内轮廓的特殊预成型的情况下制造所述坯件，并提供该坯件以供后续的成型。这种坯件也可称为没有预成型或未经过预成型；也就是说，所述坯件开始并没有外齿和/或不同于圆形的同心钻孔内轮廓所特有的构型特点。可以规定：所述环形的坯件在成型前(用于构造外齿和/或同心钻孔的内轮廓)经过热处理。优选考虑到后续的成型操作而进行热处理，以便为此形成良好的材料特性。然而，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造单构件一体式的、由实心金属材料构成的齿轮(100；200)的方法，所述齿轮尤其设置用于汽车传动装置中，所述齿轮具有带外齿(120；220)以及同心钻孔(130；230)的基体(110；210)，其中，所述同心钻孔(130；230)设计为具有不同于圆形的内轮廓，以便所述齿轮(100；200)能够由此抗扭地布置在轴上，所述方法包括以下方法步骤：?制备一个环形的且由实心金属材料构成的坯件(300)；并且?成型所述坯件(300)，其中，不论是外齿(120；220)，还是同心钻孔(130；230)的内轮廓，基本上均构造为具有最终的几何形状。

【技术特征摘要】
2011.09.10 DE 102011113199.31.一种用于制造单构件一体式的、由实心金属材料构成的齿轮(100；200)的方法，所述齿轮具有带外齿(120；220)以及同心钻孔(130；230)的基体(110；210)，其中，所述同心钻孔(130；230)设计为具有不同于圆形的内轮廓，以便所述齿轮(100；200)能够由此抗扭地布置在轴上，所述方法包括以下方法步骤：-制备一个环形的且由实心金属材料构成的坯件(300)；并且-通过增量成型方法成型所述坯件(300)，其中，不论是外齿(120；220)，还是同心钻孔(130；230)的内轮廓，均通过坯件(300)的逐渐成型同时地构造为具有最终的几何形状，其中，使用摆动成型来实现所述成型，所述同心钻孔(130；230)设计具有内细齿(131、231)，其中，不论是形成外齿(120；220)还是形成内细齿(131、231)的模具元件均布置在不摆动的模具下部(420)中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述齿轮设置用于汽车传动装置中。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在室温下或者在更高的为200℃的温度下实现所述成型。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在最大高达850℃的温度下...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·鲁施，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：